专利名称：夹套管式轴向热管的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种轴向热管，尤指一种具有较强调温能力的夹套管式轴向热管。
背景技术：
普通径向热管省煤器、蒸汽发生器热管冷却段、蒸发段长度基本相等，针对壁面温度要求较高的场合，如化工、硫酸等行业，其调整能力尤显不足。严重时可能造成腐蚀导致穿管，使热管失去换热能力。这就需要调节范围更宽的换热结构形式。
现有的热管省煤器、蒸汽发生器，存在这样的问题液体对流换热系数、蒸发换热系数远远大于气体对流换热系数，对气——液换热、蒸发换热壁温调整能力较差。中国专利申请第92200145.6号揭示了一种三氧化硫热管换热器，设于硫酸生产过程中的转化器和吸收塔之间，其由带有隔板5的三氧化硫加热通道6和其下部垂直插入该三氧化硫加热通道的热管3组成，该热管3在三氧化硫通道6内的部分带有翅片9；在三氧化硫通道6外的部分带有套管2和铁丝螺旋8，热三氧化硫在通道6内通过使热管3内的介质加热，套管2内的软水再将热量带走回收。该实用新型结构在三氧化硫加热通道设置隔板将三氧化硫与热管上部隔离，增加了安全可靠性。然而热管上部的套管中液体流动形式固定不可变，其与热管的有效接触面积固定不能变，即热管的上部分冷凝段的有效换热面积不可调，使得热管调整壁温的能力非常弱小。另外，套管中设有铁丝螺旋，加速了套管中液体的流动，使得该冷凝段温度过低，往往会使低于热管管壁温度低于酸露点，容易引起酸性腐蚀导致热管穿管。
因此，对现有技术进行改进，提供一种提高调整壁面温度能力，降低热量损失，提高使用安全性，可适应对温度控制高要求的工业应用的夹套管式轴向热管实为必要。
发明内容本发明的目的在于提供一种提高壁面温度调整能力，降低热量损失，提高使用安全性，可适应对温度控制高要求的工业应用的夹套管式轴向热管。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案提供一种夹套管式轴向热管，其包括蒸发段、冷凝段和热管内工作介质，该冷凝段外设有夹套管以及伸入夹套管内的伸入管，该伸入管的端口在夹套管内的位置可调，被加热物质流经该伸入管和夹套管内，该蒸发段设有强化换热结构。该工作介质可以是水或其它可蒸发换热液态物质。
该伸入管可以是从夹套管的上方或下方插入，通过调整其插入部分的长度可调节该冷凝段的有效换热面积；该伸入管也可以是从夹套管侧壁方向插入，调整其插入的位置高度可调节该冷凝段的有效换热面积。
热管的冷凝段的换热能力主要根据几个因素而改变热管管径、夹套管的长度，以及伸入管伸入夹套管内部分的长度或伸入管插入夹套管位置的高度。热管管径越大，夹套管长度越大，伸入管伸入夹套管内的长度越小或者伸入管插入夹套管位置越高(即远离热管蒸发段)，则冷凝段的有效换热面积越大，该冷凝段的换热能力越强；反之，热管管径越小，夹套管长度越小，伸入管伸入夹套管内的长度越大或者伸入管插入夹套管位置越低(即靠近热管蒸发段)，则冷凝段的有效换热面积越小，该冷凝段的换热能力越弱。在现有技术，一般情况下，当热管管径和夹套管长度选定之后，冷凝段的有效换热面积固定，热管的换热能力便固定下来，然而，本发明则还可以通过改变伸入管伸入夹套管内的长度或插入位置来调整有效换热面积，大大增强了热管壁温的调整能力。这个情况下，当伸入管伸入夹套管内的长度最小或插入位置越高时，该有效换热面积最大；当伸入管伸入夹套管内的长度最长或插入位置越低时，该有效换热面积最小。
不同热管的夹套管之间接有连接管连通，被加热物质通过与夹套管相接的伸入管和连接管在夹套管内流通，该被加热物质为液态，一般采用水来作为被加热物质，或者根据不同的工艺流程用不同的被加热物质，以充分利用回收热量。
该热管的蒸发段的强化换热结构可以是增加传热面积的翅片、钉头等结构。被冷却物质通过带有强化换热结构的热管的蒸发段，热量传递给热管，热管内工作介质蒸发成蒸汽，再传递到冷凝段，该工作介质在冷凝段冷凝成液体，热量传递给夹套管内被加热物质。该工作介质可以是水、酒精、萘等液体。
通过调整热管冷凝段的有效换热面积，即调整冷凝段、蒸发段的传热面积比，从而调整热管的管壁温度，使得管壁温度在应用工艺流程所要求的高温腐蚀与低温腐蚀区之间，进而保护热管不受腐蚀侵害，这对于特别是硫酸工业等工艺流程十分重要。同时可减少高价材料耗量。
在采用多个热管的换热器中，可根据需要，在被冷却物质进入方向开始设置换热能力逐渐变弱的热管，使得整个换热器中的温度均衡，并始终处于高温腐蚀与低温腐蚀区之间。该设置可通过调整热管的伸入管伸入夹套管的长度或插入位置、热管管径、夹套管长度来实现。
同时，该热管的蒸发段用钢板密封起来，被冷却物质流通在由钢板组成的密闭空间内，而被加热物质也仅在由伸入管和夹套管组成的密闭空间内，被加热物质、被冷却物质以及热管内工作介质之间通过热管、伸入管、夹套管、密封钢板与套管外空间分开，即使热管受腐蚀而穿管，被加热物质、被冷却物质以及工作介质之间不相互接触。
本发明的夹套管式轴向热管结构可立式放置，也可倾斜放置或卧式放置，不影响使用效果。该热管上部还可设有氧化除氢段。该夹套管可以是偏心圆筒设计或椭圆设计等。
与现有技术相比，本发明夹套管式轴向热管有如下有益效果本发明夹套管式轴向热管在冷凝段加上夹套管以及纵向伸入夹套管内伸入管，可通过调整该夹套管的长度已经伸入管伸入夹套管内的部分的长度或插入位置来调整冷凝段的有效换热面积，进而大大提高了对壁面温度的控制能力，降低热量损失，可适应对壁面温度控制高要求的工业应用，且减少高价材料耗量降低成本。
由于其调整壁面温度能力提高，在同等场合条件下，能进一步降低排烟损失，回收更多的热量。同时，也可用于降低管壁温度，减少高价材料耗量，减少设备总体投资。
图1是本发明夹套管式轴向热管的示意图。
具体实施方式请参考图1，本发明夹套管式轴向热管的示意图。该夹套管式轴向热管包括蒸发段7、冷凝段5和热管内工作介质，该冷凝段5外设有夹套管3以及伸入夹套管3内的伸入管1，该伸入管1的端口在夹套管3内的位置可调，被加热物质流经该伸入管1和夹套管3内，该蒸发段5设有强化换热结构8。
不同热管的夹套管3之间接有连接管4连通，被加热物质通过与夹套管3相接的伸入管1和连接管4在夹套管3内流通，该被加热物质为液态，在本实施例中，采用水来作为被加热物质，以充分利用回收热量。
该热管的蒸发段7的强化换热结构8可以是增加传热面积的翅片、钉头等结构。被冷却物质通过带有强化换热结构8的热管的蒸发段7，热量传递给热管，热管内工作介质蒸发成蒸汽，再传递到冷凝段5，该工作介质在冷凝段5冷凝成液体，热量传递给夹套管3内被加热物质。
在本实施例中，该伸入管1从夹套管3的上端插入，伸入管1的端口在夹套管3内的位置深度由插入深度来调整。
在本实施例中，热管的冷凝段5的换热能力主要根据几个因素而改变热管管径、夹套管3的长度，以及伸入管1伸入夹套管3内部分的长度。通过调整热管冷凝段5的有效换热面积，即调整冷凝段5、蒸发段7的传热面积比，从而调整热管的管壁温度，使得管壁温度在应用工艺流程所要求的高温腐蚀与低温腐蚀区之间，进而保护热管不受腐蚀侵害，这对于特别是硫酸工业等工艺流程十分重要。同时可减少高价材料耗量。
在采用多个热管的换热器中，可根据需要，在被冷却物质进入方向开始设置换热能力逐渐变弱的热管，使得整个换热器中的温度均衡，并始终处于高温腐蚀与低温腐蚀区之间。该设置可通过调整热管的伸入管1伸入夹套管3的长度、热管管径、夹套管3长度来实现。被加热物质从一个热管的夹套管上方的伸入管进入，在从该夹套管的下方流出，通过连接管流到另一夹套管中，并从该夹套管上方的伸入管流出，如此类推，实现多个热管的连接。
伸入管1也可以设置在夹套管3的下方，而连接管4(即被冷却物质流出口)设置在夹套管3的上方。伸入管1也可以从夹套管3侧壁不同高度位置插入，通过调整该插入位置可调整该冷凝段的有效换热面积。
同时，该热管的蒸发段7用钢板6密封起来，被冷却物质流通在由钢板6组成的密闭空间内，而被加热物质也仅在由伸入管1和夹套管3组成的密闭空间内，被加热物质、被冷却物质以及热管内工作介质之间通过热管、伸入管1、夹套管3、密封钢板6与套管外空间分开，即使热管受腐蚀而穿管，被加热物质、被冷却物质以及工作介质之间不相互接触。
权利要求
1.一种夹套管式轴向热管，其包括蒸发段(7)、冷凝段(5)和热管内工作介质，其特征在于，该冷凝段(5)外设有夹套管(3)以及伸入夹套管(3)内的伸入管(1)，该伸入管(1)的端口在夹套管(3)内的位置可调。
2.如权利要求1所述的夹套管式轴向热管，其特征在于，不同热管的夹套管(3)之间以连接管(4)连通。
3.如权利要求1所述的夹套管式轴向热管，其特征在于，该伸入管(1)从夹套管(3)上方或下方伸入夹套管(3)内。
4.如权利要求1所述的夹套管式轴向热管，其特征在于，该伸入管(1)从夹套管(3)侧壁插入夹套管(3)内。
5.如权利要求1所述的夹套管式轴向热管，其特征在于，该蒸发段(7)用钢板(6)密封起来。
6.如权利要求1所述的夹套管式轴向热管，其特征在于，该蒸发段(7)设有强化换热结构(8)。
7.如权利要求6所述的夹套管式轴向热管，其特征在于，该强化换热结构(8)是翅片、钉头等结构。
全文摘要
本发明公开了一种夹套管式轴向热管，其包括蒸发段、冷凝段和热管内工作介质，该冷凝段外设有夹套管以及伸入夹套管内的伸入管，该伸入管的端口在夹套管内的位置可调，被加热物质流经该伸入管和夹套管内，不同热管的夹套管之间以连接管连通，该蒸发段设有强化换热结构，该热管上部设有氧化除氢段。本发明轴向热管在冷凝段加上夹套管以及纵向伸入夹套管内伸入管，可通过调整该夹套管的长度已经伸入管伸入夹套管内的部分的长度或插入位置来调整冷凝段的有效换热面积，进而大大提高了对壁面温度的控制能力，降低热量损失，可适应对温度控制高要求的工业应用，且减少高价材料耗量降低成本。
文档编号F28D15/02GK1737483SQ20051003714
公开日2006年2月22日 申请日期2005年9月12日 优先权日2005年9月12日
发明者杨卫斌, 陈恩鉴, 赵黛青 申请人:中国科学院广州能源研究所